JP2009130679A - Solid-state image sensor, method of driving solid-state image sensor, and imaging apparatus - Google Patents

Solid-state image sensor, method of driving solid-state image sensor, and imaging apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To more surely transfer charge, by a transfer transistor, from a photoelectric conversion element to a gate input part of an amplification transistor. <P>SOLUTION: In a CMOS image sensor, in which unit pixels are disposed in a matrix shape, including a photoelectric conversion element, a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor and a selection transistor, the timing to bring a select signal SEL into an active state is set to after a reset signal RST is shifted from the active state to an inactive state and before a potential at a gate input part of the amplification transistor is read as a reset level, thereby enlarging a potential difference between under a gate of a transfer transistor 22 and a node FD when the relevant transfer transistor 22 is turned on. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法および撮像装置に関し、特に単位画素ごとに増幅機能を持つ固体撮像素子、当該固体撮像素子の駆動方法および当該固体撮像素子を用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a solid-state imaging device driving method, and an imaging apparatus, and more particularly to a solid-state imaging device having an amplification function for each unit pixel, the solid-state imaging device driving method, and an imaging apparatus using the solid-state imaging device. .

単位画素ごとに増幅機能を持つ固体撮像素子として、CMOS集積回路と同様のプロセスで製造できるCMOS型(または、MOS型)の固体撮像素子(以下、「CMOSイメージセンサ」と記述する)が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a solid-state imaging device having an amplification function for each unit pixel, a CMOS (or MOS-type) solid-state imaging device (hereinafter referred to as “CMOS image sensor”) that can be manufactured by a process similar to a CMOS integrated circuit is known. (For example, refer to Patent Document 1).

CMOSイメージセンサは、CMOSプロセスに付随した微細化技術により、単位画素ごとに増幅機能を持つアクティブ型の構造を容易に作ることができ、また画素アレイ部を駆動する駆動回路や、画素アレイ部の各画素から出力される信号を処理する信号処理回路などの周辺回路部を、画素アレイ部と同一チップ(基板)上に集積できるという特長を持っている。   The CMOS image sensor can easily make an active structure having an amplification function for each unit pixel by a miniaturization technique associated with the CMOS process, and can drive a pixel array unit or a pixel array unit. A peripheral circuit unit such as a signal processing circuit that processes a signal output from each pixel can be integrated on the same chip (substrate) as the pixel array unit.

図12に、単位画素の構成の一例を示す。図12に示すように、単位画素100は、光電変換素子101、転送トランジスタ102、リセットトランジスタ103、増幅トランジスタ104および選択トランジスタ105を有する構成となっている。   FIG. 12 shows an example of the configuration of the unit pixel. As shown in FIG. 12, the unit pixel 100 has a configuration including a photoelectric conversion element 101, a transfer transistor 102, a reset transistor 103, an amplification transistor 104, and a selection transistor 105.

図13に、選択トランジスタ105を駆動する選択信号SEL、リセットトランジスタ103を駆動するリセット信号RSTおよび転送トランジスタ102を駆動する転送信号TRFのタイミング関係を示す。   FIG. 13 shows a timing relationship between the selection signal SEL for driving the selection transistor 105, the reset signal RST for driving the reset transistor 103, and the transfer signal TRF for driving the transfer transistor 102.

図13から明らかなように、選択信号SELは、時刻t11から時刻t18の期間でアクティブ(高レベル)状態になる。リセット信号RSTは、選択信号SELのアクティブ期間内における時刻t12から時刻t13の期間でアクティブ状態になる。転送信号TRFは、選択信号SELのアクティブ期間内における時刻t13よりも後の時刻t15から時刻t16の期間でアクティブ状態になる。   As is apparent from FIG. 13, the selection signal SEL is in an active (high level) state during a period from time t11 to time t18. The reset signal RST becomes active during the period from time t12 to time t13 within the active period of the selection signal SEL. The transfer signal TRF becomes active in a period from time t15 to time t16 after time t13 in the active period of the selection signal SEL.

続いて、図13のタイミングチャートを基に、図14〜図17のポテンシャル図を用いて、単位画素100の動作について説明する。   Next, based on the timing chart of FIG. 13, the operation of the unit pixel 100 will be described using the potential diagrams of FIGS. 14 to 17.

時刻t11で選択トランジスタ105がオンし、単位画素100が選択された状態において、時刻t12でリセットトランジスタ103がオンすると、増幅トランジスタ104のゲート電極に接続されているノード(フローティングディフュージョン)FDの電位が電源電圧Vddにリセットされる。このとき、画素出力線110の電位も高くなっている(図14参照)。   When the selection transistor 105 is turned on at time t11 and the unit pixel 100 is selected, when the reset transistor 103 is turned on at time t12, the potential of the node (floating diffusion) FD connected to the gate electrode of the amplification transistor 104 is changed. Reset to power supply voltage Vdd. At this time, the potential of the pixel output line 110 is also high (see FIG. 14).

時刻t13でリセットトランジスタ103がオフすると、リセットトランジスタ103の寄生容量によるカップリングでノードFDの電位および画素出力線110の電位が下がる。この状態において、時刻t14のタイミングでノードFDの電位がリセットレベルとして増幅トランジスタ104および選択トランジスタ105を通して画素出力線110に読み出される(図15参照)。   When the reset transistor 103 is turned off at time t <b> 13, the potential of the node FD and the potential of the pixel output line 110 are lowered by coupling due to the parasitic capacitance of the reset transistor 103. In this state, the potential of the node FD is read to the pixel output line 110 through the amplification transistor 104 and the selection transistor 105 as a reset level at the timing of time t14 (see FIG. 15).

次に、時刻t15で転送トランジスタ102がオンすることで、光電変換素子101に蓄積されていた電荷が転送トランジスタ102を通してノードFDに読み出される。これにより、ノードFDの電位が下がる(図16参照)。そして、時刻t16で転送トランジスタ102がオフした後、時刻t17のタイミングでノードFDの電位が信号レベルとして増幅トランジスタ104および選択トランジスタ105を通して画素出力線110に読み出される(図17参照)。   Next, when the transfer transistor 102 is turned on at time t15, the charge accumulated in the photoelectric conversion element 101 is read to the node FD through the transfer transistor 102. As a result, the potential of the node FD decreases (see FIG. 16). Then, after the transfer transistor 102 is turned off at time t16, the potential of the node FD is read as a signal level to the pixel output line 110 through the amplification transistor 104 and the selection transistor 105 at the timing of time t17 (see FIG. 17).

特開2005−311932号公報(特に、段落0024〜0027および図3)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-311932 (in particular, paragraphs 0024 to 0027 and FIG. 3)

上述した特許文献1記載の従来技術では、リセットトランジスタ103がオンする前に選択トランジスタ105がオンする駆動タイミングとなっているために、リセットトランジスタ103がオフするタイミングで、リセットトランジスタ103の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位が下がり、ポテンシャルが電源電圧Vddに対応したレベル(一点鎖線)よりも浅くなる(図15参照)。ノードFDの電位が下がるということは、転送トランジスタ102がオンしたときの当該転送トランジスタ102のゲート下とノードFDとの間の電位差が少なくなることを意味する。   In the prior art described in Patent Document 1 described above, since the drive timing is such that the selection transistor 105 is turned on before the reset transistor 103 is turned on, the reset transistor 103 is turned off due to the parasitic capacitance of the reset transistor 103. Due to the coupling, the potential of the node FD decreases, and the potential becomes shallower than the level (dashed line) corresponding to the power supply voltage Vdd (see FIG. 15). That the potential of the node FD decreases means that the potential difference between the gate of the transfer transistor 102 and the node FD when the transfer transistor 102 is turned on decreases.

そして、転送トランジスタ102がオンしたときに、転送トランジスタ102がオンしたときの当該転送トランジスタ102のゲート下とノードFDとの電位差が少ないと、転送トランジスタ102による光電変換素子101からノードFDへの電荷の転送を完全に行えなく、電荷の読み残し(転送残り)が発生する可能性がある。電荷の読み残しがあると、現フレームの画の情報が次フレームに残ることになるために、例えば動いている被写体を撮像したときに、次フレームでは現フレームの像が残るような画になり、画質の観点から問題になる。   When the transfer transistor 102 is turned on and the potential difference between the gate of the transfer transistor 102 and the node FD when the transfer transistor 102 is turned on is small, the charge from the photoelectric conversion element 101 to the node FD by the transfer transistor 102 May not be able to be completely transferred, and charge may remain unread (transfer remaining). If there is an unread charge, the information of the current frame image will remain in the next frame.For example, when a moving subject is imaged, the current frame image will remain in the next frame. This is a problem from the viewpoint of image quality.

そこで、本発明は、転送トランジスタによる光電変換素子から増幅トランジスタのゲート入力ノードへの電荷の転送をより確実に行うことが可能な固体撮像素子、当該固体撮像素子の駆動方法および当該固体撮像素子を用いた撮像装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a solid-state imaging device capable of more reliably transferring charges from the photoelectric conversion element by the transfer transistor to the gate input node of the amplification transistor, a method for driving the solid-state imaging element, and the solid-state imaging element. An object is to provide an imaging apparatus used.

上記目的を達成するために、本発明は、光電変換素子、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび選択トランジスタを含む単位画素が複数配置され、前記選択トランジスタによって前記単位画素を選択し、前記リセットトランジスタによって前記増幅トランジスタのゲート入力ノードをリセットし、前記転送トランジスタによって前記光電変換素子から前記増幅トランジスタのゲート入力ノードに電荷を転送する固体撮像素子において、前記リセットトランジスタを駆動するリセット信号をアクティブ状態にし、前記リセット信号のアクティブ状態から非アクティブ状態への遷移後または前記リセット信号のアクティブ期間内に、前記選択トランジスタを駆動する選択信号をアクティブ状態にし、前記選択トランジスタのアクティブ期間内に前記転送トランジスタを駆動する転送信号をアクティブ状態にする構成を採っている。   To achieve the above object, according to the present invention, a plurality of unit pixels including a photoelectric conversion element, a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor are arranged, the unit pixel is selected by the selection transistor, and the reset transistor In the solid-state imaging device in which the gate input node of the amplification transistor is reset by the transfer transistor and charges are transferred from the photoelectric conversion element to the gate input node of the amplification transistor by the transfer transistor, a reset signal for driving the reset transistor is activated. After the transition of the reset signal from the active state to the inactive state or within the active period of the reset signal, the selection signal for driving the selection transistor is made active and the selection transistor Adopts a configuration in which the active state of the transfer signal for driving the transfer transistor in the active period of the data.

上記構成の固体撮像素子および当該固体撮像素子を用いた撮像装置において、選択信号をアクティブ状態にするタイミングを、リセット信号がアクティブ状態から非アクティブ状態へ遷移した後(または、リセット信号のリセット期間中)に設定することで、リセットトランジスタのオフ時の当該リセットトランジスタの寄生容量によるカップリングによって下がった増幅トランジスタのゲート入力ノードの電位を、その後選択トランジスタがオンするタイミングで、当該選択トランジスタの寄生容量によるカップリングによって増幅トランジスタのゲート入力ノードの電位を逆に持ち上げることができる。これにより、転送トランジスタがオンしたときの当該転送トランジスタのゲート下と増幅トランジスタのゲート入力ノードとの間の電位差が大きくなる。   In the solid-state imaging device having the above-described configuration and the imaging apparatus using the solid-state imaging device, the timing for setting the selection signal to the active state is after the reset signal transitions from the active state to the inactive state (or during the reset period of the reset signal) ), The potential of the gate input node of the amplification transistor, which is lowered by the coupling due to the parasitic capacitance of the reset transistor when the reset transistor is turned off, is set to the parasitic capacitance of the selection transistor at a timing when the selection transistor is subsequently turned on. The potential at the gate input node of the amplifying transistor can be raised by the coupling due to. This increases the potential difference between the gate of the transfer transistor and the gate input node of the amplification transistor when the transfer transistor is turned on.

本発明によれば、転送トランジスタがオンしたときの当該転送トランジスタのゲート下と増幅トランジスタのゲート入力ノードとの間の電位差を大きくできるために、光電変換素子から増幅トランジスタのゲート入力ノードへの電荷の転送をより確実に行うことが可能になる。   According to the present invention, since the potential difference between the gate of the transfer transistor and the gate input node of the amplification transistor when the transfer transistor is turned on can be increased, the charge from the photoelectric conversion element to the gate input node of the amplification transistor can be increased. Can be transferred more reliably.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明が適用される固体撮像素子のシステム構成の概略を示すブロック図である。ここでは、固体撮像素子として、例えばCMOSイメージセンサの場合を例に挙げて説明するものとする。   FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a system configuration of a solid-state imaging device to which the present invention is applied. Here, the case of a CMOS image sensor, for example, will be described as an example of the solid-state imaging device.

[システム構成]
図1において、画素アレイ部11、垂直駆動回路12、シャッタ駆動回路13、CDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)回路14、水平駆動回路(列選択回路)15、AGC(Automatic Gain Control;自動利得制御)回路16、A/D(アナログ/デジタル)変換回路17およびタイミングジェネレータ18等が基板(チップ)19上に集積されている。
[System configuration]
In FIG. 1, a pixel array unit 11, a vertical drive circuit 12, a shutter drive circuit 13, a CDS (Correlated Double Sampling) circuit 14, a horizontal drive circuit (column selection circuit) 15, an AGC (Automatic Gain Control) A gain control circuit 16, an A / D (analog / digital) conversion circuit 17, a timing generator 18, and the like are integrated on a substrate (chip) 19.

以下、基板19上に画素アレイ部11およびその周辺回路部(12〜18)を搭載してなる半導体チップをセンサチップ10と呼ぶものとする。   Hereinafter, a semiconductor chip in which the pixel array unit 11 and its peripheral circuit units (12 to 18) are mounted on the substrate 19 is referred to as a sensor chip 10.

画素アレイ部11は、一つまたは複数の光電変換素子を含む単位画素(以下、単に「画素」と記述する場合もある)が2次元アレイ状に配置され、これら単位画素の配列に対して各画素の信号を出力する画素出力線や、各画素を駆動する各種の制御線が配線された構成となっている。   In the pixel array unit 11, unit pixels including one or a plurality of photoelectric conversion elements (hereinafter sometimes simply referred to as “pixels”) are arranged in a two-dimensional array. A pixel output line for outputting a pixel signal and various control lines for driving each pixel are wired.

単位画素としては、入射光を光電変換して蓄積する光電変換素子、当該光電変換素子から浮遊拡散領域(フローティングディフュージョン領域)に信号電荷を読み出す読み出し手段、前記浮遊拡散領域をリセットするリセット手段および前記浮遊拡散領域に読み出された信号電荷を増幅する増幅手段を少なくとも構成要素として含むものが用いられる。この種の単位画素の具体的な回路例については後述する。   The unit pixel includes a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light and stores it, a reading unit that reads signal charges from the photoelectric conversion element to a floating diffusion region (floating diffusion region), a reset unit that resets the floating diffusion region, and A device including at least amplifying means for amplifying the signal charge read to the floating diffusion region as a component is used. A specific circuit example of this type of unit pixel will be described later.

垂直駆動回路12は、画素アレイ部11の各画素を行単位で読み出し行として選択し、信号読み出し動作やリセット動作を行うための駆動信号を画素アレイ部11に供給する。シャッタ駆動回路13は、垂直駆動回路12と同様に画素アレイ部11の各画素を行単位で選択するものである。このシャッタ駆動回路13において、垂直駆動回路12との駆動間隔を調節することにより、光電変換素子の露光時間(蓄積時間)を調節することができる。   The vertical drive circuit 12 selects each pixel of the pixel array unit 11 as a read row in units of rows, and supplies a drive signal for performing a signal read operation and a reset operation to the pixel array unit 11. Similarly to the vertical drive circuit 12, the shutter drive circuit 13 selects each pixel of the pixel array unit 11 in units of rows. In the shutter drive circuit 13, the exposure time (accumulation time) of the photoelectric conversion element can be adjusted by adjusting the drive interval with the vertical drive circuit 12.

CDS回路14は、画素アレイ部11の1画素列または複数画素列ごとに配置され、垂直駆動回路12によって選択された行から読み出された信号をCDS処理する。具体的には、各画素からリセットレベルと信号レベルとを受け取り、両者の差を取ることにより、画素ごとの固定パターンノイズを除去(キャンセル)する。   The CDS circuit 14 is arranged for each pixel column or a plurality of pixel columns in the pixel array unit 11, and performs CDS processing on signals read from the row selected by the vertical drive circuit 12. Specifically, the fixed level noise for each pixel is removed (cancelled) by receiving the reset level and the signal level from each pixel and taking the difference between the two.

水平駆動回路15は、CDS回路14においてCDS処理された後、各列ごとに保存されている信号を順番に選択する。AGC回路16は、水平駆動回路15によって選択された列の信号を適当なゲインで増幅する。A/D変換回路17は、AGC回路16で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換してチップ19外へ出力する。   The horizontal driving circuit 15 sequentially selects the signals stored for each column after the CDS processing in the CDS circuit 14. The AGC circuit 16 amplifies the signal of the column selected by the horizontal drive circuit 15 with an appropriate gain. The A / D conversion circuit 17 converts the analog signal amplified by the AGC circuit 16 into a digital signal and outputs it to the outside of the chip 19.

タイミングジェネレータ18は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路12、シャッタ駆動回路13、CDS回路14、水平駆動回路15、AGC回路16、A/D変換回路17の各々を駆動する。   The timing generator 18 generates various timing signals and drives each of the vertical drive circuit 12, the shutter drive circuit 13, the CDS circuit 14, the horizontal drive circuit 15, the AGC circuit 16, and the A / D conversion circuit 17.

以上の構成は、CMOSイメージセンサの一例であり、これに限られるものではない。すなわち、A/D変換回路17をセンサチップ10内に持たない構成のもの、各画素列ごとに持つ構成のもの、CDS回路14を一つだけ持つ構成のもの、CDS回路14、AGC回路16等を含む出力系統を複数持つ構成のもの等であっても良い。   The above configuration is an example of a CMOS image sensor and is not limited to this. That is, a configuration without the A / D conversion circuit 17 in the sensor chip 10, a configuration with each pixel column, a configuration with only one CDS circuit 14, a CDS circuit 14, an AGC circuit 16, etc. A configuration having a plurality of output systems including

図2に、画素アレイ部11およびその周辺回路部の具体的な構成の一例を示す。図2において、図1と同等部分には同一符号を付して示している。ここでは、図面の簡略化のために、画素アレイ部11の画素配列を2行3列の画素配列として示している。なお、図2では、画素アレイ部11に対するCDS回路14および水平駆動回路15の配置関係が図1の場合と上下逆になっている。   FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the pixel array unit 11 and its peripheral circuit unit. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. Here, for simplification of the drawing, the pixel array of the pixel array unit 11 is shown as a pixel array of 2 rows and 3 columns. In FIG. 2, the arrangement relationship of the CDS circuit 14 and the horizontal drive circuit 15 with respect to the pixel array unit 11 is upside down from the case of FIG.

(画素アレイ部)
画素アレイ部11には、単位画素20が行列状に2次元配置されており、この行列状の画素配列に対して、列ごとに画素出力線31が配線され、行ごとに各種の制御線、具体的には転送信号線32、リセット信号線33および選択信号線34の3本の制御線が配線されている。画素アレイ部11にはさらに、単位画素20の各々に電源電圧Vddを供給する電源電圧供給線35が例えば格子状に配線されている。
(Pixel array part)
In the pixel array unit 11, the unit pixels 20 are two-dimensionally arranged in a matrix, and a pixel output line 31 is wired for each column with respect to the matrix-like pixel arrangement, and various control lines, Specifically, three control lines of a transfer signal line 32, a reset signal line 33, and a selection signal line 34 are wired. The pixel array unit 11 is further provided with power supply voltage supply lines 35 that supply the power supply voltage Vdd to each of the unit pixels 20 in a grid pattern, for example.

(単位画素)
単位画素20は、光電変換素子21、転送トランジスタ22、増幅トランジスタ23、リセットトランジスタ24および選択トランジスタ25を有する4トランジスタの構成となっている。転送トランジスタ22、増幅トランジスタ23、リセットトランジスタ24および選択トランジスタ25は、例えばN型MOSトランジスタである。ただし、N型MOSトランジスタに限られるものではなく、P型MOSトランジスタを用いることも可能である。
(Unit pixel)
The unit pixel 20 has a four-transistor configuration including a photoelectric conversion element 21, a transfer transistor 22, an amplification transistor 23, a reset transistor 24, and a selection transistor 25. The transfer transistor 22, the amplification transistor 23, the reset transistor 24, and the selection transistor 25 are, for example, N-type MOS transistors. However, the present invention is not limited to the N-type MOS transistor, and a P-type MOS transistor can also be used.

光電変換素子21は、アノード電極がグランドに接続されており、入射した光をその光量に応じた電子(または、正孔)の電荷に光電変換して蓄積する。   The photoelectric conversion element 21 has an anode electrode connected to the ground, photoelectrically converts incident light into charges of electrons (or holes) corresponding to the amount of light, and accumulates the light.

転送トランジスタ22は、ソース電極が光電変換素子21のカソード電極に、ゲート電極が転送信号線32に、ドレイン電極が増幅トランジスタ23のゲート入力部であるノード(フローティングディフュージョン)FDにそれぞれ接続されている。この転送トランジスタ22は、転送信号線32を通してゲート電極に与えられる転送信号TRFがアクティブ(高レベル/電源電圧Vdd)になるとオン状態になって、光電変換素子21内に蓄積された電荷をノードFDに転送する。   In the transfer transistor 22, the source electrode is connected to the cathode electrode of the photoelectric conversion element 21, the gate electrode is connected to the transfer signal line 32, and the drain electrode is connected to a node (floating diffusion) FD that is a gate input portion of the amplification transistor 23. . The transfer transistor 22 is turned on when the transfer signal TRF applied to the gate electrode through the transfer signal line 32 becomes active (high level / power supply voltage Vdd), and charges accumulated in the photoelectric conversion element 21 are transferred to the node FD. Forward to.

増幅トランジスタ23は、ゲート電極がノードFDに、ドレイン電極が電源電圧供給線35に、ソース電極が選択トランジスタ25のドレイン電極にそれぞれ接続されている。この増幅トランジスタ23は、転送トランジスタ22によって光電変換素子21からノードFDに転送された電荷に応じた電圧をソース側に出力する。   The amplification transistor 23 has a gate electrode connected to the node FD, a drain electrode connected to the power supply voltage supply line 35, and a source electrode connected to the drain electrode of the selection transistor 25. The amplification transistor 23 outputs a voltage corresponding to the charge transferred from the photoelectric conversion element 21 to the node FD by the transfer transistor 22 to the source side.

リセットトランジスタ24は、ソース電極がノードFDに、ドレイン電極が電源電圧供給線35に、ゲート電極がリセット信号線33にそれぞれ接続されている。このリセットトランジスタ24は、リセット信号線33を通してゲート電極に与えられるリセット信号RSTがアクティブになるとオン状態になって、ノードFDの電位を電源電圧供給線35の電位(電源電圧Vdd)にリセットする。   The reset transistor 24 has a source electrode connected to the node FD, a drain electrode connected to the power supply voltage supply line 35, and a gate electrode connected to the reset signal line 33. The reset transistor 24 is turned on when a reset signal RST applied to the gate electrode through the reset signal line 33 becomes active, and resets the potential of the node FD to the potential of the power supply voltage supply line 35 (power supply voltage Vdd).

選択トランジスタ25は、ドレイン電極が増幅トランジスタ23のソース電極に、ゲート電極が選択信号線34に、ソース電極が画素出力線31にそれぞれ接続されている。この選択トランジスタ25は、選択信号線34を通してゲート電極に与えられる選択信号SELがアクティブ状態になるとオン状態になって、増幅トランジスタ23のソース電極と画素出力線31との間を導通させる。   The selection transistor 25 has a drain electrode connected to the source electrode of the amplification transistor 23, a gate electrode connected to the selection signal line 34, and a source electrode connected to the pixel output line 31. The selection transistor 25 is turned on when the selection signal SEL supplied to the gate electrode through the selection signal line 34 is activated, and conducts between the source electrode of the amplification transistor 23 and the pixel output line 31.

画素出力線31には、行数分の単位画素20が並列に接続されている。この画素出力線31の一方の端部は、CDS回路14の列ごとの入力端に接続されている。また、画素出力線31の他方の端部は、トランジスタ36を介して接地されている。   The pixel output lines 31 are connected in parallel with the unit pixels 20 corresponding to the number of rows. One end of the pixel output line 31 is connected to the input end of each column of the CDS circuit 14. The other end of the pixel output line 31 is grounded via a transistor 36.

トランジスタ36は、ある一定の電流を供給するような飽和領域動作をするように、ゲート電極がバイアス電源37によって一定の電圧でバイアスされている。すなわち、トランジスタ36は、定電流源として動作する定電流トランジスタである。   In the transistor 36, the gate electrode is biased at a constant voltage by a bias power source 37 so as to operate in a saturation region so as to supply a certain current. That is, the transistor 36 is a constant current transistor that operates as a constant current source.

この定電流トランジスタ36は、選択された行の単位画素20の増幅トランジスタ23に定電流を供給し、当該増幅トランジスタ23をソースフォロアとして動作させる。これにより、増幅トランジスタ23のゲート電位、即ちノードFDの電位とある一定の電位差を持つ電圧が画素出力線31に読み出される。   The constant current transistor 36 supplies a constant current to the amplification transistor 23 of the unit pixel 20 in the selected row, and operates the amplification transistor 23 as a source follower. As a result, a voltage having a certain potential difference from the gate potential of the amplification transistor 23, that is, the potential of the node FD is read out to the pixel output line 31.

なお、ここでは、単位画素20として、選択トランジスタ25を増幅トランジスタ23のソース電極と画素出力線31との間に設けた構成のものを例に挙げたが、選択トランジスタ25を電源電圧供給線36と増幅トランジスタ23のドレイン電極との間に設けた構成のものであってもよい。   In this example, the unit pixel 20 has a configuration in which the selection transistor 25 is provided between the source electrode of the amplification transistor 23 and the pixel output line 31. However, the selection transistor 25 is connected to the power supply voltage supply line 36. And the drain electrode of the amplification transistor 23 may be provided.

(垂直駆動回路)
垂直駆動回路12は、垂直選択回路121とその後段のロジック回路122によって構成されている。
(Vertical drive circuit)
The vertical drive circuit 12 includes a vertical selection circuit 121 and a logic circuit 122 at the subsequent stage.

垂直選択回路121は、例えば画素アレイ部11の行数に対応した段数の単位回路(シフト段)からなるシフトレジスタを主として構成され、シフトレジスタの各シフト段から順次シフトパルスSPを出力する。   The vertical selection circuit 121 mainly includes, for example, a shift register including unit circuits (shift stages) having the number of stages corresponding to the number of rows of the pixel array unit 11, and sequentially outputs the shift pulse SP from each shift stage of the shift register.

ロジック回路122は、画素アレイ部11の各行につき3個の2入力AND回路1221,1222,1223によって構成され、垂直選択回路121から順次出力されるシフトパルスSPと、タイミングジェネレータ18(図1参照)から供給される先述した転送信号TRF、リセット信号RSTおよび選択信号SELを入力とする。   The logic circuit 122 includes three 2-input AND circuits 1221, 1222, and 1223 for each row of the pixel array unit 11, and includes a shift pulse SP that is sequentially output from the vertical selection circuit 121 and the timing generator 18 (see FIG. 1). The above-mentioned transfer signal TRF, reset signal RST, and selection signal SEL supplied from are input.

AND回路1221,1222,1223は、垂直選択回路121から供給されるシフトパルスSPを各一方の入力としている。AND回路1221は、転送信号TRFを他方の入力とし、シフトパルスSPがアクティブのときに当該転送信号TRFを選択行の各画素20に供給する。   Each of the AND circuits 1221, 1222, and 1223 receives the shift pulse SP supplied from the vertical selection circuit 121 as one input. The AND circuit 1221 receives the transfer signal TRF as the other input, and supplies the transfer signal TRF to each pixel 20 in the selected row when the shift pulse SP is active.

AND回路1222は、リセット信号RSTを他方の入力とし、シフトパルスSPがアクティブのときに当該リセット信号RSTを選択行の各画素20に供給する。AND回路1223は、選択信号SELを他方の入力とし、シフトパルスSPがアクティブのときに当該選択信号SELを選択行の各画素20に供給する。   The AND circuit 1222 receives the reset signal RST as the other input, and supplies the reset signal RST to each pixel 20 in the selected row when the shift pulse SP is active. The AND circuit 1223 receives the selection signal SEL as the other input, and supplies the selection signal SEL to each pixel 20 in the selected row when the shift pulse SP is active.

(画素の駆動信号)
図3に、単位画素20を駆動する駆動信号、より具体的には、選択トランジスタ25を駆動する選択信号SEL、リセットトランジスタ23を駆動するリセット信号RSTおよび転送トランジスタ22を駆動する転送信号TRFのタイミング関係の一例を示す。
(Pixel drive signal)
FIG. 3 shows the timing of the drive signal for driving the unit pixel 20, more specifically, the selection signal SEL for driving the selection transistor 25, the reset signal RST for driving the reset transistor 23, and the transfer signal TRF for driving the transfer transistor 22. An example of the relationship is shown.

図3から明らかなように、リセット信号RSTは、時刻t1から時刻t2の期間でアクティブ(高レベル/電源電圧Vdd)状態になる。選択信号SELは、時刻t2よりも後の時刻t3から時刻t8の期間でアクティブ状態になる。転送信号TRFは、選択信号SELのアクティブ期間内における時刻t5から時刻t6の期間でアクティブ状態になる。   As is clear from FIG. 3, the reset signal RST is in an active (high level / power supply voltage Vdd) state during a period from time t1 to time t2. The selection signal SEL becomes active in a period from time t3 to time t8 after time t2. The transfer signal TRF becomes active during the period from time t5 to time t6 within the active period of the selection signal SEL.

このように、選択信号SELをアクティブ状態にするタイミングを、リセット信号RSTがアクティブ状態から非アクティブ状態へ遷移した後であって、ノードFDの電位をリセットレベルとして読み出す前に設定するようにした点が、本実施形態の特徴とするところである。   As described above, the timing for setting the selection signal SEL to the active state is set after the reset signal RST transitions from the active state to the inactive state and before the potential of the node FD is read as the reset level. However, this is a feature of this embodiment.

(回路動作)
続いて、図3のタイミングチャートを基に、図4〜図7のポテンシャル図を用いて、単位画素20の動作について説明する。
(Circuit operation)
Next, based on the timing chart of FIG. 3, the operation of the unit pixel 20 will be described using the potential diagrams of FIGS. 4 to 7.

時刻t1でリセットトランジスタ23がオンすると、増幅トランジスタ104のゲート入力部、即ちノードFDの電位が電源電圧Vddにリセットされる(図4参照)。次に、時刻t2でリセットトランジスタ23がオフした後、時刻t3で選択トランジスタ25がオン状態になる。   When the reset transistor 23 is turned on at time t1, the gate input portion of the amplification transistor 104, that is, the potential of the node FD is reset to the power supply voltage Vdd (see FIG. 4). Next, after the reset transistor 23 is turned off at time t2, the selection transistor 25 is turned on at time t3.

このとき、リセットトランジスタ23がオフするタイミングで、リセットトランジスタ23の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位が下がり、ポテンシャルが一旦電源電圧Vddに対応したレベルよりも浅くなるが、その後の選択トランジスタ25がオンするタイミングで、選択トランジスタ25の寄生容量によるカップリングでノードFDの電位が上がり、ポテンシャルがリセットトランジスタ23のカップリングで浅くなったレベル(一点鎖線)よりも深くなる(図5参照)。   At this time, at the timing when the reset transistor 23 is turned off, the potential of the node FD decreases due to coupling due to the parasitic capacitance of the reset transistor 23, and the potential temporarily becomes shallower than the level corresponding to the power supply voltage Vdd. Is turned on, the potential of the node FD rises due to the coupling due to the parasitic capacitance of the selection transistor 25, and the potential becomes deeper than the level (one-dot chain line) that becomes shallower due to the coupling of the reset transistor 23 (see FIG. 5).

ここで、ノードFDの電位が上がるということは、転送トランジスタ22がオンしたときの当該転送トランジスタ22のゲート下とノードFDとの間の電位差が大きくなり、ポテンシャル差が大きくなることを意味する。   Here, the increase in the potential of the node FD means that the potential difference between the gate of the transfer transistor 22 and the node FD when the transfer transistor 22 is turned on increases and the potential difference increases.

選択トランジスタ25がオンし、単位画素20が選択された状態において、時刻t4のタイミングでノードFDの電位がリセットレベルとして増幅トランジスタ24および選択トランジスタ25を通して画素出力線31に読み出される。画素出力線31に読み出されたリセットレベルに対応する電圧は、後段のCDS回路14(図1、図2参照)に読み込まれる。   In a state where the selection transistor 25 is turned on and the unit pixel 20 is selected, the potential of the node FD is read as a reset level to the pixel output line 31 through the amplification transistor 24 and the selection transistor 25 at the timing of time t4. The voltage corresponding to the reset level read out to the pixel output line 31 is read into the subsequent CDS circuit 14 (see FIGS. 1 and 2).

次に、時刻t5で転送トランジスタ22がオンすることで、光電変換素子21で光電変換され、当該光電変換素子21に蓄積されていた電荷が転送トランジスタ22を通してノードFDに読み出される(図6参照)。   Next, when the transfer transistor 22 is turned on at time t5, the photoelectric conversion element 21 performs photoelectric conversion, and the charge accumulated in the photoelectric conversion element 21 is read to the node FD through the transfer transistor 22 (see FIG. 6). .

このとき、選択トランジスタ25の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位が上がった状態にあることで、転送トランジスタ22がオンしたときの当該転送トランジスタ22のゲート下とノードFDとの間の電位差が大きく、ポテンシャル差が大きいために、転送トランジスタ22による光電変換素子21からノードFDへの電荷転送の際に、電荷の読み残し(転送残り)の少ない転送が可能になる。   At this time, the potential difference between the node FD and the gate of the transfer transistor 22 when the transfer transistor 22 is turned on when the potential of the node FD increases due to the coupling due to the parasitic capacitance of the selection transistor 25. Since the potential difference is large and the potential difference is large, it is possible to perform transfer with little unread (transfer residue) when the charge is transferred from the photoelectric conversion element 21 to the node FD by the transfer transistor 22.

そして、時刻t6で転送トランジスタ22がオフした後、時刻t7のタイミングでノードFDの電位が信号レベルとして増幅トランジスタ24および選択トランジスタ25を通して画素出力線31に読み出される(図7参照)。   Then, after the transfer transistor 22 is turned off at time t6, the potential of the node FD is read as a signal level to the pixel output line 31 through the amplification transistor 24 and the selection transistor 25 at time t7 (see FIG. 7).

画素出力線31に読み出された信号レベルに対応する電圧は、後段のCDS回路14に読み込まれる。CDS回路14は、先に読み込んでおいたリセットレベルと今回読み込んだ信号レベルとの差を取るCDS処理を行うことで、単位画素20ごとの固定パターンノイズ、より具体的には、増幅トランジスタ24の閾値電圧Vthのバラツキ等によって発生する固定的なパターンノイズをキャンセルする。   The voltage corresponding to the signal level read out to the pixel output line 31 is read into the CDS circuit 14 at the subsequent stage. The CDS circuit 14 performs a CDS process that takes the difference between the reset level that has been read in advance and the signal level that has been read this time, so that fixed pattern noise for each unit pixel 20, more specifically, the amplification transistor 24. The fixed pattern noise generated due to variations in the threshold voltage Vth or the like is canceled.

そして、CDS回路14に画素列ごとに保持されたCDS処理後の画素信号(固定パターンノイズがキャンセルされた本来の信号レベル)は、図2において、水平駆動回路15によって順に選択され、水平信号線141を通してAGC回路16(図1参照)等の後段の回路へ出力される。   The pixel signals after CDS processing (original signal levels with fixed pattern noise canceled) held in the CDS circuit 14 for each pixel column are sequentially selected by the horizontal drive circuit 15 in FIG. 141 is output to a subsequent circuit such as the AGC circuit 16 (see FIG. 1).

[本実施形態の作用効果]
上述したように、光電変換素子21、転送トランジスタ22、リセットトランジスタ23、増幅トランジスタ24および選択トランジスタ25を含む単位画素20が行列状に配置されたCMOSイメージセンサにおいて、選択信号SELをアクティブ状態にするタイミングを、リセット信号RSTがアクティブ状態から非アクティブ状態へ遷移した後であって、増幅トランジスタ24のゲート入力部(ノードFD)の電位をリセットレベルとして読み出す前に設定することにより、次のような作用効果を得ることができる。
[Operational effects of this embodiment]
As described above, in the CMOS image sensor in which the unit pixels 20 including the photoelectric conversion element 21, the transfer transistor 22, the reset transistor 23, the amplification transistor 24, and the selection transistor 25 are arranged in a matrix, the selection signal SEL is activated. By setting the timing after the reset signal RST transitions from the active state to the inactive state and before reading the potential of the gate input part (node FD) of the amplification transistor 24 as the reset level, An effect can be obtained.

リセットトランジスタ23がオンする前に選択トランジスタ25がオンする駆動タイミングの従来技術では、選択トランジスタ25がオンするタイミングで、選択トランジスタ25の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位が上がったとしても、リセットトランジスタ23によるリセット動作によってノードFDの電位が電源電圧Vddにリセットされ、その後のリセットトランジスタ23がオフするタイミングで、リセットトランジスタ23の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位が下がってしまう。   In the conventional technique of the driving timing when the selection transistor 25 is turned on before the reset transistor 23 is turned on, even if the potential of the node FD is increased by the coupling due to the parasitic capacitance of the selection transistor 25 at the timing when the selection transistor 25 is turned on. The potential of the node FD is reset to the power supply voltage Vdd by the reset operation by the reset transistor 23, and the potential of the node FD is lowered by the coupling due to the parasitic capacitance of the reset transistor 23 at the timing when the reset transistor 23 is subsequently turned off.

これに対して、リセット信号RSTがアクティブ状態から非アクティブ状態へ遷移した後に選択信号SELをアクティブにする駆動タイミングを採ることにより、リセットトランジスタ23の寄生容量によるカップリングによって下がったノードFDの電位を、その後に選択トランジスタ25がオンするタイミングで、選択トランジスタ25の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位を逆に持ち上げることができる。   On the other hand, by taking a drive timing to activate the selection signal SEL after the reset signal RST transitions from the active state to the inactive state, the potential of the node FD lowered by the coupling due to the parasitic capacitance of the reset transistor 23 is reduced. Thereafter, at the timing when the selection transistor 25 is turned on, the potential of the node FD can be raised by the coupling due to the parasitic capacitance of the selection transistor 25.

そして、ノードFDの電位が上がることで、転送トランジスタ22がオンしたときの当該転送トランジスタ22のゲート下とノードFDとの間の電位差(ポテンシャル差)が、リセットトランジスタ23がオンする前に選択トランジスタ25がオンする従来技術の場合よりも大きくなるために、転送トランジスタ22による光電変換素子21からノードFDへの電荷転送の際に、電荷の読み残し(転送残り)の少ない転送が可能になる。すなわち、従来と同じ回路構成のまま駆動タイミングを変更するだけで、光電変換素子21からノードFDへの電荷の転送をより確実に行うことが可能になる。   When the potential of the node FD increases, the potential difference (potential difference) between the gate of the transfer transistor 22 and the node FD when the transfer transistor 22 is turned on is changed before the reset transistor 23 is turned on. Therefore, when the charge transfer from the photoelectric conversion element 21 to the node FD by the transfer transistor 22 is performed, transfer with little unread reading (transfer remaining) becomes possible. That is, it is possible to more reliably transfer charges from the photoelectric conversion element 21 to the node FD by simply changing the drive timing while maintaining the same circuit configuration as the conventional one.

このように、光電変換素子21からノードFDへの電荷転送の際に、電荷の読み残しの少ない転送を実現できることにより、現フレームの画の情報が次フレームに残るのを回避できるために、特に動いている被写体を撮像する場合などにおいて、撮像画像の画質の向上を図ることが可能になる。   In this way, when the charge transfer from the photoelectric conversion element 21 to the node FD is realized, it is possible to realize the transfer with little unread of the charge, thereby avoiding that the image information of the current frame remains in the next frame. When capturing a moving subject, the image quality of the captured image can be improved.

[他の実施形態1]
上記実施形態では、選択信号SELをアクティブ状態にするタイミングを、リセット信号RSTがアクティブ状態から非アクティブ状態へ遷移した後に設定するとしたが、図8のタイミングチャートに示すように、選択信号SELをアクティブ状態にするタイミングを、リセット信号RSTのアクティブ期間中、即ちリセット期間に設定するようにしてもよい。
[Other embodiment 1]
In the above embodiment, the timing at which the selection signal SEL is activated is set after the reset signal RST transitions from the active state to the inactive state. However, as shown in the timing chart of FIG. 8, the selection signal SEL is activated. The timing for setting the state may be set during the active period of the reset signal RST, that is, during the reset period.

このような駆動タイミングを採った場合には、リセットトランジスタ23によるリセット動作によってノードFDの電位を電源電圧Vddにリセットした後に、選択トランジスタ25がオンするタイミングで、選択トランジスタ25の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位を電源電圧Vddから上げることができるために、その後のリセットトランジスタ23がオフするタイミングで、リセットトランジスタ23の寄生容量によるカップリングによってノードFDの電位が多少下がったとしても、ノードFDの最終的な電位としては、リセットトランジスタ23がオンする前に選択トランジスタ25がオンする場合よりも高くすることができる。   When such a driving timing is adopted, coupling due to the parasitic capacitance of the selection transistor 25 is performed at a timing when the selection transistor 25 is turned on after the potential of the node FD is reset to the power supply voltage Vdd by the reset operation of the reset transistor 23. Since the potential of the node FD can be raised from the power supply voltage Vdd by the above, even if the potential of the node FD is slightly lowered due to the coupling due to the parasitic capacitance of the reset transistor 23 at the timing when the reset transistor 23 is subsequently turned off, The final potential of FD can be made higher than when the selection transistor 25 is turned on before the reset transistor 23 is turned on.

[他の実施形態2]
また、図9のタイミングチャートに示すように、先述した実施形態の駆動タイミング、即ち選択信号SELをアクティブ状態にするタイミングを、リセット信号RSTがアクティブ状態から非アクティブ状態へ遷移した後であって、ノードFDの電位をリセットレベルとして読み出す前に設定することに加えて、選択信号SELをリセット信号RSTがアクティブになる前の時刻ta でアクティブにし、リセット信号RSTが非アクティブになる前の時刻tb で非アクティブにする駆動タイミングを採ることも可能である。
[Other embodiment 2]
Further, as shown in the timing chart of FIG. 9, the driving timing of the above-described embodiment, that is, the timing of making the selection signal SEL active is after the reset signal RST transitions from the active state to the inactive state, In addition to setting the potential of the node FD before reading as a reset level, the selection signal SEL is made active at time ta before the reset signal RST becomes active, and at time tb before the reset signal RST becomes inactive. It is also possible to take the drive timing to make it inactive.

このような駆動タイミングを採った場合には、リセットトランジスタ23がオフするときの寄生容量によるカップリングの影響を画素出力線31から切り離すことができる。そして、リセットトランジスタ23がオフした後に選択信号SELを再びアクティブ状態にすることで、先述した実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。図10に、リセット信号RSTが非アクティブになる時刻t2と選択信号SELを再びアクティブ状態になる時刻t3との間の時刻tc の各部のポテンシャル関係を示す。   When such drive timing is adopted, the influence of coupling due to parasitic capacitance when the reset transistor 23 is turned off can be separated from the pixel output line 31. Then, by making the selection signal SEL active again after the reset transistor 23 is turned off, it is possible to obtain the same operation and effect as in the case of the above-described embodiment. FIG. 10 shows the potential relationship of each part at time tc between time t2 when the reset signal RST becomes inactive and time t3 when the selection signal SEL becomes active again.

[変形例]
なお、本実施形態に係るCMOSイメージセンサは、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
[Modification]
Note that the CMOS image sensor according to this embodiment may be formed as a single chip, or a module having an imaging function in which an imaging unit and a signal processing unit or an optical system are packaged together. It may be a form.

また、本発明は、固体撮像素子への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。   In addition, the present invention is not limited to application to a solid-state image sensor, and can also be applied to an imaging apparatus. Here, the imaging apparatus refers to a camera system such as a digital still camera or a video camera, or an electronic device having an imaging function such as a mobile phone. Note that the above-described module form mounted on an electronic device, that is, a camera module may be used as an imaging device.

[撮像装置]
図11は、本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図11に示すように、本発明に係る撮像装置50は、レンズ群51を含む光学系、固体撮像素子52、カメラ信号処理回路であるDSP回路53、フレームメモリ54、表示装置55、記録装置56、操作系57および電源系58等を有し、DSP回路53、フレームメモリ54、表示装置55、記録装置56、操作系57および電源系58がバスライン59を介して相互に接続された構成となっている。
[Imaging device]
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of the imaging apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 11, the imaging device 50 according to the present invention includes an optical system including a lens group 51, a solid-state imaging device 52, a DSP circuit 53 that is a camera signal processing circuit, a frame memory 54, a display device 55, and a recording device 56. And an operation system 57, a power supply system 58, etc., and a DSP circuit 53, a frame memory 54, a display device 55, a recording device 56, an operation system 57, and a power supply system 58 are connected to each other via a bus line 59. It has become.

レンズ群51は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで固体撮像素子52の撮像面上に結像する。固体撮像素子52は、レンズ群51によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この固体撮像素子52として、先述した各実施形態に係るCMOSイメージセンサが用いられる。   The lens group 51 takes in incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the solid-state imaging device 52. The solid-state imaging device 52 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the lens group 51 into an electrical signal for each pixel and outputs it as a pixel signal. As the solid-state imaging device 52, the CMOS image sensor according to each of the above-described embodiments is used.

表示装置55は、液晶表示装置や有機EL(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置からなり、固体撮像素子52で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置56は、固体撮像素子52で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやDVD(Digital Versatile Disk)等の記録媒体に記録する。   The display device 55 is a panel type display device such as a liquid crystal display device or an organic EL (electroluminescence) display device, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 52. The recording device 56 records a moving image or a still image captured by the solid-state imaging device 52 on a recording medium such as a video tape or a DVD (Digital Versatile Disk).

操作系57は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系58は、DSP回路53、フレームメモリ54、表示装置55、記録装置56および操作系57の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。   The operation system 57 issues operation commands for various functions of the imaging apparatus under operation by the user. The power supply system 58 appropriately supplies various power supplies serving as operation power supplies for the DSP circuit 53, the frame memory 54, the display device 55, the recording device 56, and the operation system 57 to these supply targets.

上述したように、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置において、その固体撮像素子52として先述した各実施形態に係るCMOSイメージセンサを用いることにより、当該CMOSイメージセンサでは、単位画素において光電変換素子から増幅トランジスタのゲート入力ノードへの電荷の転送をより確実に行うことができるために、特に動いている被写体を撮像する場合などにおいて、高画質の撮像画像を得ることができる。   As described above, in an imaging device such as a camera module for a mobile device such as a video camera, a digital still camera, or a mobile phone, by using the CMOS image sensor according to each embodiment described above as the solid-state imaging element 52, In the CMOS image sensor, since charge transfer from the photoelectric conversion element to the gate input node of the amplification transistor can be performed more reliably in the unit pixel, high image quality can be obtained particularly when imaging a moving subject. A captured image can be obtained.

本発明が適用される固体撮像素子のシステム構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the system configuration | structure of the solid-state image sensor to which this invention is applied. 画素アレイ部およびその周辺回路部の具体的な構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a specific structure of a pixel array part and its peripheral circuit part. 本実施形態に係る選択信号SEL、リセット信号RSTおよび転送信号TRFのタイミング関係を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a timing relationship among a selection signal SEL, a reset signal RST, and a transfer signal TRF according to the present embodiment. 本実施形態に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その1)である。It is a potential diagram (the 1) with which it uses for operation | movement description of the unit pixel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その2)である。It is a potential diagram (the 2) with which it uses for operation | movement description of the unit pixel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その3)である。It is a potential diagram (the 3) with which it uses for operation | movement description of the unit pixel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その4)である。It is a potential diagram (the 4) with which it uses for operation | movement description of the unit pixel which concerns on this embodiment. 他の実施形態1に係る選択信号SEL、リセット信号RSTおよび転送信号TRFのタイミング関係を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a timing relationship among a selection signal SEL, a reset signal RST, and a transfer signal TRF according to another embodiment 1; 他の実施形態2に係る選択信号SEL、リセット信号RSTおよび転送信号TRFのタイミング関係を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart showing a timing relationship among a selection signal SEL, a reset signal RST, and a transfer signal TRF according to another embodiment 2. 他の実施形態2に係る動作説明に供するポテンシャル図である。FIG. 10 is a potential diagram for explaining operations according to another embodiment 2; 本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the imaging device which concerns on this invention. 単位画素の構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of a unit pixel. 従来技術の選択信号SEL、リセット信号RSTおよび転送信号TRFのタイミング関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing relationship of the selection signal SEL of the prior art, the reset signal RST, and the transfer signal TRF. 従来技術に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その1)である。FIG. 6 is a potential diagram (part 1) for explaining an operation of a unit pixel according to the related art. 従来技術に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その2)である。It is a potential diagram (the 2) with which it uses for description of operation | movement of the unit pixel which concerns on a prior art. 従来技術に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その3)である。It is a potential diagram (the 3) with which it uses for operation | movement description of the unit pixel which concerns on a prior art. 従来技術に係る単位画素の動作説明に供するポテンシャル図(その4)である。FIG. 10 is a potential diagram (part 4) for explaining the operation of a unit pixel according to the related art.

符号の説明Explanation of symbols

10…センサチップ、11,11A,11B,11C…画素アレイ部、12…垂直駆動回路、13…シャッタ駆動回路、14…CDS回路、15…水平駆動回路、16…AGC回路、17…A/D変換回路、18…タイミングジェネレータ、20…単位画素、21…光電変換素子、22…転送トランジスタ、23…増幅トランジスタ、24…リセットトランジスタ、25…選択トランジスタ、31…画素出力線   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensor chip, 11, 11A, 11B, 11C ... Pixel array part, 12 ... Vertical drive circuit, 13 ... Shutter drive circuit, 14 ... CDS circuit, 15 ... Horizontal drive circuit, 16 ... AGC circuit, 17 ... A / D Conversion circuit, 18 ... timing generator, 20 ... unit pixel, 21 ... photoelectric conversion element, 22 ... transfer transistor, 23 ... amplification transistor, 24 ... reset transistor, 25 ... selection transistor, 31 ... pixel output line

Claims (4)

光電変換素子、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび選択トランジスタを含む単位画素が複数配置され、前記選択トランジスタによって前記単位画素を選択し、前記リセットトランジスタによって前記増幅トランジスタのゲート入力ノードをリセットし、前記転送トランジスタによって前記光電変換素子から前記増幅トランジスタのゲート入力ノードに電荷を転送する画素アレイ部と、
前記リセットトランジスタを駆動するリセット信号をアクティブ状態にし、前記リセット信号のアクティブ状態から非アクティブ状態への遷移後または前記リセット信号のアクティブ期間内に、前記選択トランジスタを駆動する選択信号をアクティブ状態にし、前記選択トランジスタのアクティブ期間内に前記転送トランジスタを駆動する転送信号をアクティブ状態にする駆動部と
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of unit pixels including a photoelectric conversion element, a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor are arranged, the unit pixel is selected by the selection transistor, a gate input node of the amplification transistor is reset by the reset transistor, A pixel array unit that transfers charges from the photoelectric conversion element to the gate input node of the amplification transistor by the transfer transistor;
A reset signal for driving the reset transistor is set in an active state, and after the transition of the reset signal from an active state to an inactive state or in an active period of the reset signal, a selection signal for driving the selection transistor is set in an active state, A solid-state imaging device comprising: a drive unit that activates a transfer signal that drives the transfer transistor within an active period of the selection transistor.
前記駆動部はさらに、前記選択信号を前記リセット信号がアクティブ状態になる前にアクティブ状態にし、前記リセット信号のアクティブ期間内に非アクティブ状態にする
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the driving unit further sets the selection signal to an active state before the reset signal becomes an active state, and sets the selection signal to an inactive state within an active period of the reset signal. .
光電変換素子、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび選択トランジスタを含む単位画素が複数配置され、前記選択トランジスタによって前記単位画素を選択し、前記リセットトランジスタによって前記増幅トランジスタのゲート入力ノードをリセットし、前記転送トランジスタによって前記光電変換素子から前記増幅トランジスタのゲート入力ノードに電荷を転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記リセットトランジスタによるリセット動作後またはリセット動作中に、前記選択トランジスタをオン状態にする
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
A plurality of unit pixels including a photoelectric conversion element, a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor are arranged, the unit pixel is selected by the selection transistor, a gate input node of the amplification transistor is reset by the reset transistor, A method for driving a solid-state imaging device, wherein charge is transferred from the photoelectric conversion element to the gate input node of the amplification transistor by the transfer transistor,
The solid-state imaging device driving method, wherein the selection transistor is turned on after the reset operation by the reset transistor or during the reset operation.
光電変換素子、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび選択トランジスタを含む単位画素が複数配置され、前記選択トランジスタによって前記単位画素を選択し、前記リセットトランジスタによって前記増幅トランジスタのゲート入力ノードをリセットし、前記転送トランジスタによって前記光電変換素子から前記増幅トランジスタのゲート入力ノードに電荷を転送する固体撮像素子と、
前記リセットトランジスタを駆動するリセット信号をアクティブ状態にし、前記リセット信号のアクティブ状態から非アクティブ状態への遷移後または前記リセット信号のアクティブ期間内に、前記選択トランジスタを駆動する選択信号をアクティブ状態にし、前記選択トランジスタのアクティブ期間内に前記転送トランジスタを駆動する転送信号をアクティブ状態にする駆動部と、
入射光を前記固体撮像素子の撮像面上に結像する光学系と
備えたことを特徴とする撮像装置。
A plurality of unit pixels including a photoelectric conversion element, a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor are arranged, the unit pixel is selected by the selection transistor, a gate input node of the amplification transistor is reset by the reset transistor, A solid-state imaging device that transfers charges from the photoelectric conversion element to the gate input node of the amplification transistor by the transfer transistor;
A reset signal for driving the reset transistor is set in an active state, and after the transition of the reset signal from an active state to an inactive state or in an active period of the reset signal, a selection signal for driving the selection transistor is set in an active state, A drive unit that activates a transfer signal that drives the transfer transistor within an active period of the selection transistor;
An imaging apparatus comprising: an optical system that forms an image of incident light on an imaging surface of the solid-state imaging device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011259075A (en) * 2010-06-07 2011-12-22 Nikon Corp Solid-state image sensor
US8884206B2 (en) 2010-12-15 2014-11-11 Sony Corporation Solid-state imaging element, driving method, and electronic apparatus
WO2017154388A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社リコー Photoelectric conversion device
WO2018110303A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging element, and electronic device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003087662A (en) * 2001-09-17 2003-03-20 Sony Corp Solid-state imaging apparatus
WO2006026163A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Micron Technology, Inc. Pixel for boosting pixel reset voltage

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003087662A (en) * 2001-09-17 2003-03-20 Sony Corp Solid-state imaging apparatus
WO2006026163A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Micron Technology, Inc. Pixel for boosting pixel reset voltage

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011259075A (en) * 2010-06-07 2011-12-22 Nikon Corp Solid-state image sensor
US8884206B2 (en) 2010-12-15 2014-11-11 Sony Corporation Solid-state imaging element, driving method, and electronic apparatus
WO2017154388A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社リコー Photoelectric conversion device
CN108702474A (en) * 2016-03-10 2018-10-23 株式会社理光 Photoelectric conversion device
JPWO2017154388A1 (en) * 2016-03-10 2019-01-10 株式会社リコー Photoelectric conversion device
US10582142B2 (en) 2016-03-10 2020-03-03 Ricoh Company, Ltd. Photoelectric conversion device
WO2018110303A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging element, and electronic device
JPWO2018110303A1 (en) * 2016-12-14 2019-10-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic device
US10868056B2 (en) 2016-12-14 2020-12-15 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element and electronic apparatus
TWI754696B (en) * 2016-12-14 2022-02-11 日商索尼半導體解決方案公司 Solid-state imaging elements and electronic devices
JP7155012B2 (en) 2016-12-14 2022-10-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state image sensor and electronic equipment

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